EP 2004_04.pdf

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA • Miêdzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

4/2004 • kwiecieñ

Procesor audio

z wejściem S/PDIF

Drugą część artykułu o cyfro−

wym procesorze audio przedstawia−

my na str. 39 .

Hybrydowy wzmacniacz

słuchawkowy

Magia lamp i możliwości złączowych

tranzystorów FET w zastosowaniach

audio, czyli coś dla audiofili − str. 27 .

Altium

Nowości firmy Altium przedstawia−

my na str. 48 .

Słuchawki pod USB

Kolejna USB−owa przystawka do

domowego PC−ta. Interfejs USB

naprawdę trafił pod strzechy!

Str. 21 .

HALL2002

Polak potrafi: przekonają się

o tym Czytelnicy artykułu

przedstawionego na str. 17 .

▲▲

Programowany zegar ze

zdalnym sterowaniem

Nasi Czytelnicy nie ustają w wysiłkach:

na str. 91 przedstawiamy efekty pracy

jednego z nich.

8−kanałowy system

pomiaru temperatury

Zbudowanie wielopunktowego

systemu pomiaru temperatury

nigdy nie było tak proste jak

teraz. Str. 33 .

Nowy wymiar GPS

“Nowy” wymiar oznacza kolejny

krok w miniaturyzacji odbiorni−

ków GPS. To naprawdę robi

wrażenie! Str. 58 .

Wyświetlacze VFD od podstaw

Artykułem na str. 77 zaczynamy nowy kurs,

tym razem o stosowaniu w systemach

mikroprocesorowych wyświetlaczy VFD.

Moduły GSM firmy

Sony Ericsson

Stosowanie modułów GSM

staje się tak powszechne,

że powoli trąci banałem.

Jest możliwe dzięki tak

zaawansowanym opraco−

waniom jak prezentowane

na str. 56 .

Elektronika Praktyczna 4/2004

Nr 4 (134)

kwiecień 2004

Projekty

Cyfrowa gitara MIDI, część 1 ................................................. 10

HALL2002 .................................................................................... 17

Słuchawki pod USB ................................................................... 21

Hybrydowy wzmacniacz słuchawkowy ................................ 27

8−kanałowy system pomiaru temperatury ............................ 33

Programowany odbiornik zdalnego sterowania ................. 36

Procesor audio z wejściem S/PDIF, część 2 .......................... 39

Miniprojekty

MAX II − nowe układy

CPLD firmy Altera

Wyścig wśród producentów

układów PLD trwa: szczegóły

przedstawiamy na str. 43 .

Programator ISP mikrokontrolerów AT89S8252 ..................... 67

Sprzęt

Tester instalacji elektrycznych − FLUKE 1653 .......................... 52

Moduły GSM firmy Sony Ericsson ............................................ 56

Nowy wymiar GPS .................................................................... 58

Programy

Altium ......................................................................................... 48

Podzespoły

MAX II − nowe układy CPLD firmy Altera ............................... 43

Renesasowa pamięć ............................................................... 73

Wyświetlacze VFD od podstaw, część 1 .............................. 77

Przetwornice TEN30WI firmy Traco Power ........................... 123

Kurs

Tester instalacji

elektrycznych − FLUKE 1653

W artykule na str. 52 przedstawia−

my nowoczesny przyrząd pomiaro−

wy firmy Fluke.

W głośnikowym żywiole, część 6 ............................................ 61

Układy programowalne, część 2 ........................................... 81

Silniki elektryczne w praktyce elektronika, część 5 ............. 87

Automatyka

Softstarty .................................................................................. 126

Sieci przemysłowe w praktyce, część 3 .............................. 128

Projekty Czytelników

Renesasowa pamięć

Nowe pamięci Flash firmy Rene−

sas przedstawiamy na str. 73 .

Programowany zegar ze zdalnym sterowaniem ................. 91

Z kraju i ze świata........................................................ 115

Kramik+Rynek ................................................................ 97

Listy ................................................................................. 103

Ekspresowy Informator Elektroniczny..................... 111

Wykaz reklamodawców ............................................ 114

Elektronika Praktyczna 4/2004

P R O J E K T Y

Cyfrowa gitara MIDI,

część 1

Elektronika od pocz¹tku

swojego istnienia zajmowa³a

siÍ obrÛbk¹ i†przesy³aniem

düwiÍku. Pierwotnie wszystkie

zagadnienia - transmisja

düwiÍku, jego wzmacnianie,

nagrywanie i†odtwarzanie -

by³y realizowane metodami

analogowymi. Czas pokaza³,

øe rola odtwÛrcza nie

stanowi jedynej moøliwoúci,

jak¹ daje elektronika. Druga

po³owa zesz³ego wieku to

okres rozwoju twÛrczej roli

urz¹dzeÒ elektronicznych

i†muzyki elektronicznej -

przez jednych pogardzanej,

przez drugich uwielbianej,

a†w†kaødym razie stale siÍ

rozwijaj¹cej.

Rekomendacje: projekt

polecamy wszystkim

mi³oúnikom zastosowaÒ

elektroniki w†muzyce,

w†szczegÛlnoúci tym, ktÛrzy

lubi¹ eksperymentowaÊ. Na

przedstawionym w†artykule

instrumencie moøna

wydobywaÊ düwiÍki jak

z†prawdziwej gitary, choÊ nie

posiada ona prawdziwych

strun.

W³aúciwie chyba nikt juø dziú

nie w¹tpi w†jakoúÊ cyfrowego za-

pisu muzycznego czy cyfrowych

odtwarzaczy i†wzmacniaczy audio

(np. zapis CD, wzmacniacze klasy

D). Inaczej ma siÍ jednak kwestia

twÛrcza urz¹dzeÒ cyfrowych -

instrumenty elektroniczne jak do-

t¹d nie zast¹pi³y w†pe³ni øadnego

instrumentu klasycznego, znalaz³o

siÍ przy tym wzglÍdnie niewielu

artystÛw, ktÛrzy zajmuj¹ siÍ two-

rzeniem muzyki w†pe³ni elektro-

nicznej. CÛø, to doúÊ zniechÍca-

j¹ce dla nas, elektronikÛw. Bynaj-

mniej nie wszystko stracone i†chy-

ba zawsze warto prÛbowaÊ - prze-

cieø nic nie trwa wiecznie!

z³oøy³o, øe dawno temu w†tej

kwestii dosz³o do porozumienia

miÍdzy kilkoma wiÍkszymi firma-

mi zajmuj¹cymi siÍ produkcj¹

urz¹dzeÒ muzycznych. Powo³ano

specjalne stowarzyszenie i†zapro-

wadzono porz¹dek. Nie znaczy to

jednak, øe nasz standard by³

zawsze wolny od wszelkich nie-

úcis³oúci.

Standard MIDI ( The Musical

Instrument Digital Interface - cyf-

rowy interfejs instrumentÛw mu-

zycznych), bo o†nim mowa, ma

juø swoje lata i†jest w†wieku

niektÛrych z†nas. Pocz¹tek MIDI

datuje siÍ na 1983r., kiedy to

projektanci z†rÛønych firm rozpo-

czÍli wspÛ³pracÍ, ktÛrej wynikiem

by³a prezentacja gotowych urz¹-

dzeÒ maj¹cych moøliwoúÊ komu-

nikowania siÍ miÍdzy sob¹. Bar-

dzo szybko standard ten zyska³

sobie uznanie, bowiem w†koÒcu

urz¹dzenia stawa³y siÍ ze sob¹

kompatybilne i†moøna by³o je ³¹-

czyÊ nawet wÛwczas, kiedy by³y

wyprodukowane przez rÛøne fir-

my. Standaryzacji zosta³y podda-

ne z³¹cza, typ interfejsu, protokÛ³

transmisji i†znaczenie poszczegÛl-

nych kodÛw i†sekwencji. Okaza³o

siÍ jednak, øe pierwotnie nie

wszystko zosta³o dostatecznie

okreúlone, dlatego w†roku 1991

Historii tylko trochÍ

Przedstawiaj¹c Czytelnikom

projekt w†pe³ni elektronicznego

instrumentu, nie sposÛb nie za-

cz¹Ê od opisania tego, co nasz

instrument bÍdzie tworzy³. Tak

teø zrobimy, bowiem düwiÍk wy-

dobywaj¹cy siÍ z†kaødego instru-

mentu, czy to jako drgania struny

przenoszone przez powietrze

w†postaci fal akustycznych, czy

w†postaci zerojedynkowych pulsa-

cji pr¹du w†kablu sygna³owym,

jest spraw¹ nadrzÍdn¹. BÍdziemy

mieli u³atwione zadanie, gdyø

praktycznie mamy jeden standard,

w†ktÛrym ìrozmawiaj¹î ze sob¹

cyfrowe instrumenty muzyczne.

To doúÊ osobliwe, szczegÛlnie

jeúli spojrzeÊ na elektronikÍ

w†ogÛle - wszÍdzie mnÛstwo roz-

wi¹zaÒ, czÍsto zupe³nie niekom-

patybilnych, a†tutaj jedno? Tak siÍ

Elektronika Praktyczna 4/2004

Cyfrowa gitara MIDI

Cyfrowa gitara MIDI

Tab. 1. Wa¿niejsze bajty informacyjne i nastêpuj¹ce po nich bajty danych

Wiadomoœæ

Bajt informacyjny

I bajt danych

II bajt danych

z†kilkoma instrumentami dzia³aj¹-

cymi wspÛlnie.

Przechodz¹c do meritum, in-

strumenty wyposaøone w†z³¹cza

MIDI posiadaj¹ najczÍúciej aø trzy

gniazda, przy czym kaøde z†nich

ma rÛøne przeznaczenie. S¹ to:

MIDI IN, MIDI OUT i†MIDI THRU.

To ostatnie jest kopi¹ MIDI IN

i†s³uøy do ³¹czenia instrumentÛw

w†³aÒcuch. Jak nazwa wskazuje,

na wejúciu IN urz¹dzenie otrzy-

muje polecenia z†zewn¹trz - in-

strument moøe otrzymywaÊ infor-

macje na temat synchronizacji

i†ustawieÒ, natomiast syntezator

otrzymuje przez to z³¹cze na

przyk³ad informacje o†uderzonych

w†instrumencie klawiszach. OUT

natomiast to w†instrumencie wyj-

úcie zakodowanego zapisu mu-

zycznego lub w†przypadku urz¹-

dzenia nadzoruj¹cego, przyk³ado-

wo, ürÛd³o sygna³Ûw synchronizu-

j¹cych.

Aspektem fizycznym interfejsu

zajmiemy siÍ w†dalszej czÍúci ar-

tyku³u, tymczasem przyjrzymy siÍ

protoko³owi MIDI. Na transmisjÍ

sk³adaj¹ siÍ bloki danych o†nie-

okreúlonej d³ugoúci. Pocz¹tkowy

bajt takiego bloku informuje o†je-

go zawartoúci i†o†ìkanaleî (jest

ich 16 moøliwych), na ktÛrym jest

on przesy³any (kana³ jest oczywiú-

cie abstrakcj¹, zreszt¹ bardzo wy-

godn¹ i†jak siÍ pÛüniej okaøe,

daj¹c¹ wiele ciekawych moøliwoú-

ci). NajczÍúciej wystÍpuje sytua-

cja, kiedy w†pierwszej kolejnoúci

przesy³any jest bajt informacyjny,

a†zaraz po nim jeden lub dwa

bajty danych. Bajt informacyjny

dostarcza wiedzy o†kanale, na

ktÛrym przesy³ana jest informacja

i†na temat tego, czym jest treúÊ

nastÍpuj¹cych po nim danych.

Warto by³oby dowiedzieÊ siÍ, jak

W³¹czenie nuty

1001kkkk

0aaaaaaa

0bbbbbbb

(Note On Event)

k - kana³

a - nuta*

b - si³a

Wy³¹czenie nuty

1000kkkk

0aaaaaaa

0bbbbbbb

(Note Off Event)

k - kana³

a - nuta

b - si³a

Zmiana instrumentu

1100kkkk

0aaaaaaa

[brak]

(Program Change)

k - kana³

a - instrument

Zagiêcie tonu

1110kkkk

0aaaaaaa

0bbbbbbb

(Pitch Bend)

k - kana³

a - zagiêcie

b - zagiêcie

[LSB]

[MSB]

Zmiana ustawieñ

1011kkkk

0aaaaaaa

0bbbbbbb

(Control Change)

k - kana³

a - ustawienie**

b - wartoœæ

Zmiana trybu pracy

1011kkkk

0aaaaaaa

0bbbbbbb

(Channel Mode)

k - kana³

a - tryb***

b - wartoœæ

* - patrz tabela 2

** - patrz tabela 3

*** - patrz tabela 4

wprowadzono rozszerzenie w†po-

staci General MIDI, a†nastÍpnie,

w†1999 - General MIDI II. W†tym

miejscu warto zaznaczyÊ jedn¹

sprawÍ. SkrÛt MIDI przez wiÍk-

szoúÊ uøytkownikÛw domowych

komputerÛw kojarzona jest z†pli-

kami düwiÍkowymi o†formacie

MID lub SMF ( Standard Midi

File ), przy czym z†powodu s³abej

jakoúci generowanego düwiÍku pli-

ki tego typu s¹ zazwyczaj pogar-

dzane. Jeúli tak myúlisz - odrzuÊ

to zdanie! MIDI jest standardem

interfejsu muzycznego, a†pliki

o†wspomnianym formacie s¹ jedy-

nie zapisem transmisji. Ich

brzmienie zaleøy od osprzÍtu, ktÛ-

ry je interpretuje i†nie ma nic

wspÛlnego z†ìjakoúci¹ MIDIî.

Ci¹g³y rozwÛj urz¹dzeÒ syntetyzu-

j¹cych düwiÍk powoduje, øe cyf-

rowa interpretacja MIDI staje siÍ

coraz trudniej odrÛønialna od

düwiÍkÛw generowanych przez

tradycyjne instrumenty, czego do-

wodem moøe byÊ fakt, øe coraz

czÍúciej tworzy siÍ w†ten sposÛb

choÊby podk³ady muzyczne do

filmÛw czy nawet elementy mu-

zyki pop.

MIDI posiada jeszcze jeden

ciekawy zakres zastosowaÒ, ktÛry

polega nie na generacji düwiÍku,

ale na sterowaniu urz¹dzeniami

oúwietleniowymi i†ogÛlnie sceno-

grafi¹. WyobraziÊ sobie moøna

przyk³adowo spektakl teatralny

z†podk³adem muzycznym genero-

wanym z†pliku MIDI. Jeúli w†pli-

ku takim wprowadzimy dodatko-

w¹ úcieøkÍ (wykorzystamy dodat-

kowy kana³, o†ktÛrym pÛüniej), na

ktÛrej bÍd¹ przesy³ane komendy

dla urz¹dzeÒ steruj¹cych oúwiet-

leniem, ruchomymi czÍúciami de-

koracji itp., to zautomatyzujemy

ca³e przestawienie! I†nie jest to

wcale jedynie nasz wymys³ - tak

robi siÍ w†praktyce.

MIDI - muzyczne

gadu-gadu

Omawiany standard ma w†rze-

czywistoúci postaÊ prostego, sze-

regowego interfejsu asynchronicz-

nego, opartego na pÍtli pr¹dowej

z†optoizolacj¹. Dzia³a on z†prÍd-

koúci¹ 31,25kbps, a†przesy³ane s³o-

wo sk³ada siÍ z†bitu startu, oúmiu

bitÛw danych i†bitu stopu, co

w†sumie trwa 320 mikrosekund.

Jest to czas na tyle ma³y, øe

s³uchacz nie s³yszy niejednoczes-

noúci uderzeÒ w†klawisze instru-

mentu, ktÛre zreszt¹ nigdy nie s¹

przecieø jednoczesne. Jeúli wyob-

raziÊ sobie jednak skomplikowany

utwÛr muzyczny z†wieloma in-

strumentami graj¹cymi wspÛ³bieø-

nie, moøna pomyúleÊ, øe prÍdkoúÊ

transmisji moøe siÍ okazaÊ niewy-

starczaj¹ca. BÍdzie to po czÍúci

prawda, z†drugiej jednak strony,

jak dot¹d, w†praktyce interfejs

MIDI úwietnie radzi sobie nawet

Tab. 2. Kody nut dla wiadomoœci dŸwiêkowych

Numer oktawy

Kod nuty

C #D #E F #G #A #B

-1

2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3

4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5

6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7

8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3

4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5

100 101 102 103 104 105 106 107

108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119

120 121 122 123 124 125 126 127

Elektronika Praktyczna 4/2004

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: